单板焊接空心球节点受拉承载性能研究

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机理,建立有限元模型并进行验证,该模型能较好地反映单板焊接空心球节点轴拉性能,通过有限元模型参数化分析揭示了节点尺寸、加劲肋、单板尺寸等参数对其力学性能的影响规律,并提出单板焊接空心球轴拉承载力计算公式.研究结果表明:单板焊接空心球在轴拉作用下为应力集中导致的剪切强度破坏,破坏发生在单板端部与空心球连接处,表现为焊接空心球被撕裂;有限元应力云图得出破坏时沿着单板平面内拉力方向的剪应力起主要作用;单板焊接空心球节点的受拉承载力随单板宽度及空心球壁厚的增大而明显增大,空心球直径的增大会使承载力略有降低,单板的厚度增加使节点承载力略有提高,单板的高度对节点承载力的影响较小,空心球内设置加劲肋能使承载力提高至少20%;基于参数化提出的单板焊接空心球节点的受拉承载力计算公式能简便地计算出单板焊接空心球节点的承载力,相对误差在±15%以内,满足工程设计误差要求.研究工作可为今后外接单板的焊接空心球节点分析设计提供参考.

金属空心球复合材料重力铸造工艺研究

基于对金属空心球复合材料的结构分析,采用金属型重力铸造法制备金属空心球复合材料。介绍了金属空心球复合材料金属型重力铸造工艺流程,并设计了一种成本低廉、简易成型、且能多次使用的金属型模具,且对金属空心球复合材料进行了实验试制及材料验证。结果表明,采用金属型重力铸造法能够制备出孔壁结构完整且孔洞随机分布的金属空心球复合材料,能实现空心球单一设计与梯度设计;金属空心球复合材料基体与空心球壁组织较为致密,且形成了厚度为25~30μm的界面层;金属空心球复合材料的应力-应变曲线具有明显的弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段,且采用空心球梯度设计的金属空心球复合材料相较于空心球单一设计的金属空心球复合材料,其基本力学性能有明显的提升。最后,与传统的闭孔泡沫铝材料进行了对比分析,金属空心球复合材料整体稳定性更高,吸能效果更强。

POMs纳米空心球合成及催化纤维素制备HMF性能

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种关键的生物基化学品,广泛应用于燃料、塑料和医药等领域。从纤维素出发,高效、绿色制备HMF是一项巨大挑战。采用天然蜂蜡作为相变模板,利用软模板法构建一类纳米空心球状多金属氧酸盐(POMs)催化剂(CTA)_(n)H_(3-n)PW_(12)O_(40)(n=0~3,简称(CTA)_(n)H_(3-n)PW),独特的BrΦnsted性、空心球结构及吸附性保证了从纤维素出发高效水解制备5-HMF。(CTA)H_(2)PW空心球催化剂实现了纤维素转化率100%和HMF产率62.3%,在天然纤维素棉花、人工提取纤维素槿纤及落叶松综纤维素几种不同来源的纤维素中也表现出广泛的原料适用性。重复使用10次后,催化剂活性没有明显下降,表现出优异的非均相性和热稳定性。

双耳板焊接空心球节点轴拉力学性能研究

目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对其承载力的影响。结果在轴向拉力作用下,双耳板焊接空心球节点破坏形式分为空心球开裂破坏,耳板与空心球连接处焊缝失效,且个别试件出现球面局部起皮;空心球与耳板连接端部处应力集中明显,随着荷载增大,在空心球与耳板连接处沿径向逐步进入屈服阶段。结论节点轴拉极限承载力,与空心球直径、耳板宽度与球外径比、耳板厚度与球壁厚度比呈正相关,与空心球径厚比呈负相关,且上述影响因素中空心球壁厚与耳板厚度比对承载力影响相对较小。

AgPd双金属纳米空心球的合成及其催化性能

以Ag纳米颗粒为牺牲模板,H_(2)PdCl_(4)为前驱体,抗坏血酸为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在70℃下采用电偶置换法结合还原法制备出AgPd双金属纳米空心球。采用紫外可见光谱、粉末X射线衍射、透射电镜结合能量色散等手段对由不同体积的0.01 mol·L^(-1)H_(2)PdCl_(4)溶液制备的产物进行结构表征。结果表明,随着H_(2)PdCl_(4)溶液体积的增加,产物的空心化程度逐渐升高,晶粒的尺寸逐渐增大。当H_(2)PdCl_(4)溶液体积为120μL时,合成的AgPd双金属纳米空心球组成和结构较为均匀,其粒径约为25 nm,壳层厚度2~3 nm。双金属中,由于Ag和Pd电负性的差异,电子从Ag转移到了Pd,使Pd表面出现电子富集区,显著提高了其催化效率。将所合成的AgPd双金属以及纯金属Ag和Pd作为催化剂,分别用于硼氢化钠催化还原4-硝基苯酚的反应,发现AgPd双金属的催化性能远高于纯金属Ag和Pd,其中AgPd-120纳米空心球(H_(2)PdCl_(4)溶液体积120μL)作催化剂时的反应速率常数最高,是同等尺寸纯Ag纳米球的24.0倍,纯Pd纳米立方体的14.7倍。

空心球状碳纳米管-MXene-钴复合物对硝基芳烃化合物的电化学检测

本文通过超声喷雾热解法一步制备出Co空心球(Co hollow sphere, Co HS),然后通过浸渍法将MXene纳米片包覆其上,制得MXene/Co空心球。采用化学气相沉积法,以乙炔作为碳源,氢气作为还原气体,在Co HS的催化作用下在其表面生长碳纳米管(Carbon nanotubes, CNT),成功制备出CNT-MXene/Co空心球复合材料(CNT-MXene/Co HS)。将此电极材料修饰到玻碳电极表面可实现对硝基芳烃化合物的精准电化学检测。结果表明,CNT-MXene/Co HS修饰电极对4-硝基苯酚(4-NP)、2,4-二硝基甲苯(DNT)、间二硝基苯(DNB)、1-氯-2,4-二硝基苯(Cl-DNB)和间硝基苯(TNB)的检出限(S/N=3)分别为6.6、11.6、10.9、10.7和21.4 nmol·L^(-1)。本方法具有良好的抗干扰能力,在环境监测及水样分析领域具有极大的应用前景。

氨基酸辅助制备CaWO4空心球及吸附Pb2+性能

本论文以甘氨酸(Gly)为配体和结构导向剂,采用水热法制备了纳米微粒组装的直径约为4 μm的CaWO4空心球。SEM结果表明,氨基酸及反应时间对产物的形貌有重要影响。N2吸附–脱附结果表明,CaWO4空心球的BET表面积高达114.94 m2/g。原子吸收光谱结果表明CaWO4空心球对Pb2+有良好的吸附性质,与Langmuir吸附等温线拟合结果一致,最大吸附量为41.68 mg/g。CaWO4独特的中空结构和较大的比表面积赋予了CaWO4空心球在重金属吸附领域有广阔的应用前景。

公路护栏中金属空心球泡沫铝防撞性能的研究

以泡沫铝应用于公路护栏,降低碰撞过程中的损害为背景,采用金属铝作为基体材料建立金属空心球泡沫的计算模型,通过数值模拟计算方法分析了金属空心球泡沫的动力学响应特性。重点讨论了冲击载荷作用下,不同密度金属空心球在空间的不同分布形式对金属空心球泡沫铝载荷一致性的影响。研究结果表明,将不同密度金属空心球在空间合理分布,即高密度质量和低密度质量交替排列分布的方式不会影响金属空心球泡沫的基本力学性能,同时能够有效提高金属空心球泡沫的载荷一致性。

带插板的焊接空心球支座节点的力学性能分析

以合肥南方水泥熟料库为背景,提出了一种新型的带插板焊接空心球支座节点,并通过有限元分析软件对支座节点进行数值分析,确定新型支座节点的力学特性和关键设计控制参数。结果表明,增加插板宽、高能有效提高支座节点的承载力、刚度;在一定范围内增加插板厚度可以提高支座节点的承载力、刚度,当插板厚度比焊接空心球壁厚2mm-4mm时,再增加插板厚度,对支座节点的承载力、刚度影响不大;增加钢管与插板的连接长度对支座节点的承载力、刚度影响不大。

原位自模板合成Fe/Fe_(4)C@HC复合空心球及电催化氧还原研究

化石燃料的过度依赖使人类面临着严重的能源和环境挑战,发展可再生绿色高效能源方式已成为当今社会一重大挑战。本文主要围绕Fe/Fe_(4)C@HC复合空心球催化剂的合成、表征及其电催化氧还原应用方面展开研究。采用原位自模板法合成Fe/Fe_(4)C@HC,通过XRD、SEM、TEM、EDS、XPS、BET等检测表征Fe/Fe_(4)C@HC的组成结构和微观形貌,对Fe/Fe_(4)C@HC的构效关系进行探索。电化学测试表明Fe/Fe_(4)C@HC材料具有优越的氧还原电催化性能,在氧还原催化领域具有一定的应用潜力。

氧化锆与氧化铝空心球在耐火材料中的应用及性能分析

文章重点探究氧化锆与氧化铝空心球复合材料在耐火材料领域的应用和优势,并分析复合材料的性能。由于耐火材料具备高温抗氧化、耐磨损和热冲击等至关重要的优势,首先详细分析了氧化锆与氧化铝空心球性能,然后阐述了氧化锆与氧化铝空心球结构与导电性能。最后提出基于分子动力学的氧化锆与氧化铝空心球性能分析方法。另外,通过LAMMPS运算软件分析。结果表明,氧化锆与氧化铝空心球的复合材料具有优异的性能。

空心球及其复合材料制备与性能研究进展

空心球复合材料是一种采用粉末冶金、铸造等方式将空心球与基体材料复合而成的轻质多孔材料,均匀的孔隙结构使该材料具有较常规多孔材料更高的比强度、吸能、阻尼、隔热和隔声等多种特性,在航天航空、装甲防护、交通运输、核电站屏蔽防护等多个领域呈现出广阔的发展空间与应用前景,备受人们关注。围绕空心球及其复合材料,综述了空心球及其复合材料的性能与制备工艺的国内外研究现状,并分析了不同材质的空心球复合材料在性能上的异同。在此基础上,提出了空心球复合材料研究领域有待深入研究的难点与热点,并对空心球复合材料未来的发展方向进行了展望。

β-SiAlON结合氧化铝空心球隔热制品的制备及应用

为提高氮化炉的使用寿命,以氧化铝空心球、Si粉、Al粉、Al_(2)O_(3)细粉和微粉等为主要原料,经1450℃保温10 h氮化反应制备了结合相β-SiAlON含量约30%(w)的氧化铝空心球隔热制品,测试了理化性能,分析了物相组成和显微结构。分析表明,β-SiAlON结合氧化铝空心球材料中的β-SiAlON主要为细长的纤维状晶体,1350℃时的高温抗折强度显著高于常温抗折强度,荷重软化温度高,抗热震性优良。将该材料用于5 m^(3)间歇式电加热氮化炉工作衬,使用寿命超过2.5 a,使用炉次超过130炉,明显高于莫来石结合氧化铝空心球制品的100炉。

稳定剂种类对高纯氧化锆空心球制品性能的影响

为制备隔热性能更好的高纯氧化锆空心球制品,分别以CaO稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、Y_(2)O_(3)稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、CaO+Y_(2)O_(3)复合稳定氧化锆空心球颗粒及细粉为主要原料,以工业级Y_(2)O_(3)微粉为烧结助剂,以水溶性树脂为结合剂,采用振动加压成型,于1800℃保温6 h烧成制备了含不同稳定剂的高纯氧化锆空心球制品。研究了稳定剂种类对这些制品性能的影响。结果表明:1)烧后各试样的物相主要为立方氧化锆;骨料与基质细粉都很好结合在一起,含CaO稳定剂试样的内部气孔相对狭长,呈相互贯通网络状,力学性能适中,抗热震性最优;含Y_(2)O_(3)稳定剂试样的内部气孔大小不均、分散孤立,力学性能最差;含CaO+Y_(2)O_(3)复合稳定剂试样的内部孔径更小、分布更均匀,致密化趋势明显,力学性能最优,但抗热震性最差。2)烧后试样的线膨胀率和热导率随温度升高均逐渐增大;在高温阶段,含CaO稳定剂试样的线膨胀率和热导率都最低。3)综合考虑,含CaO稳定剂试样的性能最佳。

冲压成型过程对焊接空心球节点力学性能影响研究

焊接空心球节点在制作和焊接过程中,会引起壁厚减薄率和焊接残余应力等初始缺陷,从而导致节点的力学性能的明显变化。采用有限元数值模拟方法,研究了焊接空心球节点制作和焊接过程中,壁厚减薄率和焊接残余应力的形成机理,研究了其对焊接空心球节点极限承载力的影响规律,发现壁厚减薄率和焊接残余应力对节点力学性能有较为显著的影响,建议在今后设计时适当考虑。

基于三维数字图像相关法的焊接空心球节点的力学性能试验研究

为了克服传统接触式测量难以获取完整位移及应变场的分布与发展的弊端,探索了采用三维数字图像相关法(3D-DIC)跟踪焊接空心球节点位移和应变的分布与发展的可行性与可靠性。使用三维数字图像相关法观测一个焊接空心球受压损伤节点和一个焊接空心球受拉损伤节点的轴心抗压试验的压缩过程,获得两个试件在试验过程中的位移场与应变场,揭示了焊接空心球节点的受力特点和失效机理,并将观测的位移场和应变场与宏观试验现象进行了比较。试验表明:三维数字图像相关法可以测量加载过程中焊接空心球节点的位移场和应变场的变化规律,并且与宏观试验现象吻合较好。由此证明了三维数字图像相关法可应用于大型焊接球节点的力学性能试验研究的可靠性。

注空心球多梯度钻井气侵快速识别分析

为研究注空心球多梯度钻井中分离器位置等关键参数对气侵识别时间的影响,文章考虑多梯度钻井参数、井筒与地层间能量交换对井筒内混合流体的物性参数、气液两相流的瞬态传热过程与流动规律的影响,建立了多梯度钻井瞬态气液两相流新模型,研究了不同多梯度参数对气侵识别时间和井底压力的影响规律,并对在不同影响因素条件下的气侵时间进行了无量纲对比分析。结果表明:在不同空心球体积分数、密度或分离器级数条件下,溢流量和井底压力变化包括“线性分布”和“指数分布”2个阶段;在不同分离器位置条件下,溢流量和井底压力变化包括2个“线性分布”阶段和1个“指数分布”阶段;指数阶段中钻井液池递增速率显著增大可以作为气侵识别的早期信号;0.8 m^(3)溢流量作为气侵监测的阈值时,空心球体积分数的影响最为显著,其溢流量变化规律作为气侵早期监测的依据会更准确;分离器数量的影响程度最小。该研究成果可以为注空心球多梯度钻井的早期气侵监测提供理论参考,对下一步的井筒压力有效干预提供重要依据。

CNQDs/TiO_(2)空心球的制备及光催化性能研究

传统单相TiO_(2)在光催化过程中存在光生载流子复合率高、能带较宽、水相中易团聚等特点。为了提高TiO_(2)的光催化效率,利用简易水热法将氮化碳量子点(CNQDs)负载在TiO_(2)空心球(K-T)上制成CNQDs/TiO_(2)复合材料,并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征,通过光催化降解罗丹明B(RhB)、对氯苯酚(4-CP)研究了不同CNQDs负载量对CNQDs/K-T复合材料光催化性能的影响。结果表明:利用简易水热法制备了CNQDs/K-T复合材料,其表现出高光催化反应活性且具有良好的稳定性。当CNQDs负载质量为1%时,复合材料对罗丹明B(RhB)和对氯苯酚(4-CP)的光催化降解效率约为传统单相TiO_(2)的3.0倍和3.4倍。

溶剂热法制备CeVO4空心球及其对Pb2+的吸附性质研究

以水和丙三醇(GL)的混合溶液为溶剂,以L-天冬氨酸(L-Asp)为结构导向剂,采用溶剂热法可控制备了由纳米棒自组装而成的空心CeVO4微球。BET结果表明,由纳米棒组装而成的CeVO4空心微球的比表面积高达57.16 m2/g。该CeVO4空心微球对Pb2+的吸附性能优越,吸附过程属于化学吸附,经Langmuir拟合,其理论最大吸附量可达343.6 mg/g。因此CeVO4空心微球在重金属废水处理方面有潜在的应用价值。

噻吩环修饰氮化碳空心球的制备及其可见光催化性能

以噻吩基团分子为聚合单体,低温溶剂热法一步合成噻吩环修饰的氮化碳空心球光催化剂.采用XRD、SEM、XPS、UV-Vis DRS、PL等测试方法对催化剂的结构、形貌、光电响应等进行了表征.结果表明,适量的噻吩环嵌入氮化碳骨架不影响产物空心球形貌,尽管降低了长程聚合度,但增加了球体表面缺陷,拓展了可见光吸收范围,缩小了带隙宽度,增强了光生电荷的产生密度并有效抑制了光生电子-空穴的复合,显著增强了光催化反应性能.通过光催化还原水中Cr^(6+)、光解水制氢和降解甲基橙的测试表明,噻吩环修饰后的CNS-2具有显著增强的光催化活性,其反应速率分别是未修饰氮化碳CN的2.5、3.8、1.6倍.而光生e^(−)和间接生成的·O_(2)^(-)分别是发生还原和氧化反应的主要活性物种.